小型移动机器人的机动性与运动控制

发布时间：2021-07-10 17:02

　　随着科学技术水平的不断提高,特别是轮式移动机器人技术,在科学考察、灾害处理、军事装备、日常生活等领域得到了广泛的应用,当轮式移动机器人在室外环境下运动时,由于户外环境的不确定性和干扰项较多,实现轮式移动机器人独立完成某项任务是非常的困难,因此提高各种环境下轮式移动机器人自适应能力有很大的现实意义。基于地面力学中土壤的Bekker承压力学模型、Janosi剪切力学模型,描述了土壤在竖直方向的承压与切向的剪切力学特性;首先对轮式移动机器人进行运动学建模并建立车轮与地面交互作用的的力学模型,推导出各轮胎所受的横向力、纵向力和滑移率。在研究分析塑性地面环境下车轮与地面交互作用的力学模型的基础上,建立机器人系统的动力学模型。利用Recurdyn仿真软件与三维实体软件能够迅速建立了轮式移动机器人仿真模型,添加相关约束后,在不同路况环境下对移动机器人进行运动学以及动力学仿真实验,通过仿真过程中机器人在运动、转向和制动过程中轮胎所形成的力和力矩,对比分析移动机器人在各种路况条件下的运动特性。移动机器人系统是一个非线性、时变、多变量、强耦合的非完整系统,针对轮式移动机器人的轨迹跟踪控制,在移动机器人运动... 

【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSRTACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景、意义和来源
    1.2 国内外移动机器人的研究现状
        1.2.1 国外移动机器人的发展现状
        1.2.2 国内移动机器人的发展现状
    1.3 课题的主要研究内容与论文结构
第二章 轮式移动机器人系统建模研究
    2.1 引言
    2.2 轮式移动机器人的运动学建模
    2.3 车轮与土壤交互作用的的力学模型
        2.3.1 土壤的力学特性
        2.3.2 移动机器人纵向滑转和横向滑移分析
        2.3.3 刚性轮-地交互作用力学模型
        2.3.4 刚性轮力学平衡方程
    2.4 轮式移动机器人轮地接触分析与动力学建模
    2.5 本章小结
第三章 轮式移动机器人系统仿真分析
    3.1 Recurdyn软件介绍
    3.2 轮式移动机器人建模
        3.2.1 轮胎模型
        3.2.2 施加约束
            3.2.2.1 添加结构约束
            3.2.2.2 添加运动约束
    3.3 地面构建
    3.4 轮式移动机器人系统仿真分析
        3.4.1 三种工况仿真分析
        3.4.2 仿真结果分析
    3.5 本章小结
第四章 移动机器人的轨迹跟踪控制
    4.1 引言
    4.2 基于移动机器人运动学模型的轨迹跟踪控制率
        4.2.1 问题描述
        4.2.2 切换函数的设计
        4.2.3 控制率的设计
        4.2.4 仿真实验分析
    4.3 基于移动机器人动力学模型的轨迹跟踪控制率
        4.3.1 控制器的设计
        4.3.2 仿真实验分析
        4.3.3 实验分析
            4.3.3.1 不同运动速度下移动机器人电流速度曲线
            4.3.3.2 不同地形条件下移动机器人电流速度曲线
    4.4 本章小结
第五章 结论
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢



本文编号：3276320